Động năng - Thế năng (phụ đạo)

CHỦ ĐỀ 3: ĐỘNG NĂNG – THẾ NĂNG

A.CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Dạng 1: bài toán tính động năng và áp dụng định lý biến thiên động năng
1.Động năng của vật: Wđ J)
2. Bài toán về định lý biến thiên động năng ( phải chú ý đến loại bài tập này)
Wđ

Nhớ kỹ:
là tổng tất cả các lực tác dụng lên vât.
Dạng 2: Tính thế năng trọng trường, công của trọng lực và độ biến thiên thế năng trọng trường.
* Tính thế năng
- Chọn mốc thế năng (= 0); xác định độ cao so với mốc thế năng đã chọn z(m) và m(kg).
- Sử dụng: = mgz
Hay – = AP
* Tính công của trọng lực AP và độ biến thiên thế năng (():
- Áp dụng : (= – = -AP ( mgz1 – mgz2 = AP
Chú ý: Nếu vật đi lên thì AP = - mgh < 0(công cản); vật đi xuống AP = mgh > 0(công phát động)

B. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1: Một viên đạn có khối lượng 14g bay theo phương ngang với vận tốc 400 m/s xuyên qua tấm gỗ dày 5 cm, sau khi xuyên qua gỗ, đạn có vận tốc 120 m/s. Tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn?

Giải
Độ biến thiên động năng của viên đạn khi xuyên qua tấm gỗ.


Theo định lý biến thiên động năng: AC =
= FC.s = - 1220,8
Suy ra:

Dấu trừ để chỉ lực cản.
Bài 2: Một ôtô có khối lượng 1100 kg đang chạy với vận tốc 24 m/s.
a/ Độ biến thiên động năng của ôtô bằng bao nhiêu khi vận tốc hãm là 10 m /s?
b/ Tính lực hãm trung bình trên quãng đường ôtô chạy 60m.
Giải

Độ biến thiên động năng của ôtô là:

- Lực hãm trung bình tác dụng lên ôtô trong quãng đường 60m
Theo định lý biến thiên động năng: AC =
= FC.s = - 261800
Suy ra:

Dấu trừ để chỉ lực hãm

Bài 3: Một ô tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động trên đường thẳng nằm ngang AB dài 100m, khi qua A vận tốc ô tô là 10m/s và đến B vận tốc của ô tô là 20m/s. Biết độ lớn của lực kéo là 4000N.
1. Tìm hệ số masat 1 trên đoạn đường AB.
2. Đến B thì động cơ tắt máy và lên dốc BC dài 40m nghiêng 30o so với mặt phẳng ngang. Hệ số masat trên mặt dốc là 2 =
. Hỏi xe có lên đến đỉnh dốc C không?
3. Nếu đến B với vận tốc trên, muốn xe lên dốc và dừng lại tại C thì phải tác dụng lên xe một lực có hướng và độ lớn thế nào?
Giải
1. Xét trên đoạn đường AB:
Các lực tác dụng lên ô tô là:

Theo định lí động năng: AF + Ams =
m

=> F.sAB – 1mgsAB =
m(
) => 21mgsAB = 2FsAB - m

=> 1 =

Thay các giá trị F = 4000N; sAB= 100m; vA = 10ms-1 và vB = 20ms-1 và ta thu được 1 = 0,05
2. Xét trên đoạn đường dốc BC.
Giả sử xe lên dốc và dừng lại tại D
Theo định lí động năng: AP + Ams =
m
= -
m

=> - mghBD – ’mgsBDcos
m
<=> gsBDsin + ’gsBDcos
gsBD(sin + ’cos=

=> sBD =

thay các giá trị vào ta tìm được sBD =
m < sBC
Vậy xe không thể lên đến đỉnh dốc C.
3. Tìm lực tác dụng lên xe để xe lên đến đỉnh dốc C.
Giả sử xe chỉ lên đến đỉnh dốc: vc = 0, SBC = 40m
Khi đó ta có: AF + Ams + Ap = -
m

=> FsBC - mghBC – ’mgsBCcos
m
=> FsBC = mgsBCsin + ’mgsBCcos
m

=> F = mg(sin + ’cos-
= 2000.10(0,5 +
.
)-
= 2000N
Vậy động cơ phải tác dụng một lực tối thiểu là 2000N thì ô tô mới chuyển động